(57)【要約】  【課題】縮率変更に対処するための時間が短縮されるとともに労力が軽減され、素子の特性の変更も低減されるガラスセラミック多層基板の製造方法を提供する。  【解決手段】ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する。縮率対応にサイズが異なる同形の印刷パターンをそれぞれ有する複数種類のマスクを準備しておく工程と、グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、得られた縮率に基づいて前記複数種類のマスクのうちから好適なマスクを選択してグリーンシートに導体パターンを印刷する工程とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
縮率対応にサイズが異なる同形の印刷パターンをそれぞれ有する複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
得られた縮率に基づいて前記複数種類のマスクのうちから好適なマスクを選択してグリーンシートに導体パターンを印刷する工程とを含む
ことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【請求項２】
ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
少なくとも1枚のグリーンシート上に導体パターンを印刷するマスクを第１の導体パターン印刷用の第１のマスクと、第２の導体パターン印刷用の第２の第２のマスクとに分割し、第２のマスクとして、第２の導体パターンの第１の導体パターンに対する相対位置がそれぞれ異なる複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
前記第１のマスクによりグリーンシート上に第１の導体パターンを印刷する工程と、
第１の導体パターンを印刷したグリーンシートを乾燥後、同じグリーンシート上に、前記縮率に基づいて前記複数種類の第２のマスクのうちから好適なマスクを選択して第２の導体パターンを印刷する工程とを含む
ことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【請求項３】
ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
少なくとも1枚のグリーンシート上に印刷する１つの素子用の導体パターンを複数に分割し、各分割導体パターンをそれぞれ印刷する分割マスクとして、印刷パターン位置および／またはサイズが異なる複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
グリーンシート上に前記分割マスクのうちの１つを前記縮率に基づいて選択して１つの分割導体パターンを印刷する工程と、
その分割導体パターンに組み合わせる分割導体パターンを、前記縮率に基づいて選択された他の分割マスクを用いて印刷する１以上の工程とを含む
ことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載のガラスセラミック基板の製造方法であって、
グリーンシートは縦横に設定された複数の電子部品対応の導体パターン形成領域を有し、
前記各マスクまたは分割マスクにおける電子部品対応の導体パターン形成のための印刷パターンの各位置を、各電子部品の導体パターンの形成領域の焼成によって生じる収縮に伴う相対的変位に基づいて設定する
ことを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に用いられるガラスセラミック基板用グリーンシートを積層し焼成して得られる基板の製造方法に係わり、特に焼成による縮率の相違にかかわらず一定のサイズの素子パターンを得るための製造方法する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品に用いられるガラスセラミック基板用グリーンシートを積層し焼成して基板を得る場合、積層されたグリーンシートを焼成することにより十数％程度基板が収縮する。この焼成による収縮の度合いは、ロットによりばらつく。このため、特許文献１においては、テスト用プレス金型を用いて成形シートの焼成による縮率を先行確認し、得られた縮率の結果により基板材料の品種および配合比を選定し、その品種および配合比に基づいて２種類以上の基板材料を再度配合して湿式分散させ、シート成形、縮率の先行確認を順に行なった後、シートをプレス加工し、プレス加工したシートを焼成することが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３７８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の方法においては、材料の組成を変更して縮率を調整しているので、素子の特性が変更されてしまうという問題点がある。また、材料組成を変更するごとに材料の混合、シートの製造を行なう必要があるので、縮率の調整に時間と労力を要するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、縮率変更に対処するための時間が短縮されるとともに労力が軽減され、素子の特性の変更も低減されるガラスセラミック多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
縮率対応にサイズが異なる同形の印刷パターンをそれぞれ有する複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
得られた縮率に基づいて前記複数種類のマスクのうちから好適なマスクを選択してグリーンシートに導体パターンを印刷する工程とを含む
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の他のガラスセラミック基板の製造方法は、ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
少なくとも1枚のグリーンシート上に導体パターンを印刷するマスクを第１の導体パターン印刷用の第１のマスクと、第２の導体パターン印刷用の第２の第２のマスクとに分割し、第２のマスクとして、第２の導体パターンの第１の導体パターンに対する相対位置がそれぞれ異なる複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
前記第１のマスクによりグリーンシート上に第１の導体パターンを印刷する工程と、
第１の導体パターンを印刷したグリーンシートを乾燥後、同じグリーンシート上に、前記縮率に基づいて前記複数種類の第２のマスクのうちから好適なマスクを選択して第２の導体パターンを印刷する工程とを含む
ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他のガラスセラミック基板の製造方法は、ガラスセラミック材料から得られるグリーンシート上に導体パターンを形成し、そのグリーンシートと他のグリーンシートとを積層し、焼成してガラスセラミック基板を製造する方法であって、
少なくとも1枚のグリーンシート上に印刷する１つの素子用の導体パターンを複数に分割し、各分割導体パターンをそれぞれ印刷する分割マスクとして、印刷パターン位置および／またはサイズが異なる複数種類のマスクを準備しておく工程と、
グリーンシート上に網目状の導体パターンを印刷し、焼成し、前記網目の導体パターンの収縮状態から縮率を先行確認する工程と、
グリーンシート上に前記分割マスクのうちの１つを前記縮率に基づいて選択して１つの分割導体パターンを印刷する工程と、
その分割導体パターンに組み合わせる分割導体パターンを、前記縮率に基づいて選択された他の分割マスクを用いて印刷する１以上の工程とを含む
ことを特徴とする。
【０００９】
本発明のガラスセラミック基板の製造方法を実施する場合、グリーンシートは縦横に設定された複数の電子部品対応の導体パターン形成領域を有し、前記各マスクまたは分割マスクにおける電子部品対応の導体パターン形成のための印刷パターンの各位置を、各電子部品の導体パターンの形成領域の焼成によって生じる収縮に伴う相対的変位に基づいて設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、グリーンシートを作製するための材料の組成は変更せず、網目の導体パターンを印刷したグリーンシートの焼成から得られる縮率に対応するマスクを選択して、目標とするサイズの導体パターンが焼成後に得られるようにしたので、組成を変更することなく、所望のサイズのパターンが得られ、特性の揃った電子部品が得られる。また、材料の混合やシートの製造が不要になるので、所望のサイズの導体パターンの電子部品を得るための作業に要する時間が短縮され、労力が軽減される。
【００１１】
また、各マスクまたは分割マスクにおける電子部品対応の導体パターン形成のための印刷パターンの各位置を、各電子部品の導体パターンの形成領域の収縮に伴う相対的変位に基づいて設定すれば、積層されたグリーンシート全体のグリーンシートの４周の各辺が膨らんだ形状になることによる導体パターンの形成領域ごとの形成位置の相違およびサイズの相違を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明のガラスセラミック基板の製造方法を適用する電子部品の一例を示す斜視図である。この電子部品はインダクタンス素子を構成するもので、ガラスセラミック基板１の両端に端子電極２を設けたものである。
【００１３】
図２はこの基板１を構成するための1チップ分の導体パターンの構成を示す。３はガラスセラミック材料でなるグリーンシートであり、焼成後にはセラミック焼成層となるものである。４〜６は互いにビアホール７により接続されるコイル形成用導体パターンであり、グリーンシート３上に印刷されるものである。
【００１４】
前記グリーンシート３および導体パターン４〜６の詳細について説明する。まず、ガラスセラミックグリーンシートの製造方法について説明する。このグリーンシートに用いるガラスセラミックは、導体にＡｇやＣｕを用いることができる点で低温焼成が可能なものが望ましく、そのためには、主材料として、例えば、アルミナ成分３０〜５０重量％と、ガラス成分５０〜７０重量％とを含むものであることが好ましい。そしてそのガラス成分がＳｉＯ２４６〜５０重量％、Ｂ２Ｏ３０．５〜５重量％、Ａｌ２Ｏ３６〜１７．５重量％、アルカリ土類金属酸化物２５〜４５重量％の組成を有し、アルカリ土類金属酸化物中の少なくとも６０重量％以上がＳｒＯであるようにする。
【００１５】
前記ガラス成分中のアルカリ土類金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯおよびＳｒＯがあるが、その合計量の少なくとも６０重量％、好ましくは８０重量％以上がＳｒＯであるようにする。ＳｒＯの量が６０重量％未満では、熱膨張係数の整合性がとれなくなり、アルミナ成分の熱膨張係数との差が大きくなるため高強度の磁器が得られない。
【００１６】
次に分散工程でアルミナ成分およびガラス成分の材料をそれぞれ平均粒径１０μｍ以下、好ましくは１〜４μｍの粉末として混合し、これに溶剤及び必要に応じて適当なバインダーを加えてペーストを調整する。
【００１７】
次にこのペーストをドクターブレード法や押出機などを用いて厚さ０．０２〜０．１ｍｍ程度のシート状に成形し、乾燥した後にリールに巻取る。
【００１８】
この後、ナイフ切断機やパンチングマシーン等を用いて、長尺なグリーンシートを所定寸法に切断して、長方形または正方形をなすグリーンシートを複数枚形成すると共に、各グリーンシートの所定位置にビアホール（図示せず）や積層時の位置決め孔を打抜き形成する。
【００１９】
この後、各グリーンシートのビアホールに、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔ、Ｃｕ等の導体ペーストを充填し、積層されるグリーンシート３には、ビアホールに充填したものと同じ導体ペーストを導体パターン４〜６を形成する。
【００２０】
以上のように各層のグリーンシート３に導体パターン４〜６を印刷した後、これらのグリーンシートを積層する。この積層体を例えば４０〜８０℃、７０〜２５０ｋＰａの条件で静水圧加熱圧着して一体化する。そして、この圧着体に製品（チップ）部分の境界線に沿って切断用の溝（スナップライン）を刃にて形成する。
【００２１】
この圧着体を、通常の電気式連続ベルトを使用して、通常は５分〜４時間、７００〜１０００℃の温度範囲で焼成する。特に導体パターンにＣｕを使用する場合には９５０℃以下、Ａｇを使用する場合は９３０℃以下で焼成することで、ガラスセラミック基板を得る。この焼成の際、導体パターンとダミーパターンにＣｕを用いた場合には、酸化防止のために還元雰囲気中で焼成する必要があるが、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ／Ｐｔを用いた場合には、酸化雰囲気（空気中）で焼成することが可能である。焼成後に、その焼成体から製品部分の外側の不要部分を切断用の溝に沿って切断して所定形状の低温焼成のガラスセラミック多層基板（製品）を製造する。製品（チップ）の側面、端面あるいは下面には、焼付けやめっきにより外部接続用の端子２を設ける。
【００２２】
次に本発明によるガラスセラミック基板の製造方法の一実施の形態においては、図３に示すように、該当するロットの縮率を求めるため、グリーンシート３に網目状の導体パターン８を、導体パターン４〜６と同じ導体ペーストを用いて印刷する。そしてこれを焼成し、縮率を求める。この縮率は、四角形をなす元のグリーンシートの幅（縦幅または横幅）をａとし、焼成後の幅（縦幅または横幅）をｂとしたとき、（ａ−ｂ）／ａの式から求められる。また、この縮率は、光学的な測定器を用いるかあるいはスケールを用いて実測する。
【００２３】
一方、各導体パターン４〜６を形成するためのマスクを、異なる縮率に対応するためにそれぞれ複数種類ずつ準備しておく。例えば導体パターン４について図４により示すと、縮率が大きい場合には大きい印刷パターン（導体ペーストの通過領域のパターン）４ａ、すなわち大きなパターンを形成し、縮率が小さく成るにつれて印刷パターンを４ｂ、４ｃのように小さくする。なお、各チップ対応（電子部品）の導体パターン形成領域もこの縮率の大小に合わせてサイズを調整する。導体パターン５〜６についても該当する縮率の印刷パターンを有するマスクを選択して印刷する。そして、これらの導体パターン４〜６を印刷し、乾燥したものを、表裏面の導体パターンを有しないグリーンシートと共に積層し、表面に設けられているマークを基準点として切断後に焼成するか、あるいは焼成後に切断する。そして、端子電極２を導体ペーストの塗布、焼き付けおよびメッキにより形成する。
【００２４】
このように、本実施の形態においては、予めそのロットの焼成による縮率を網目の導体パターンの焼成から求め、その縮率に基づいてそのロットのグリーンシートに使用するマスクを選択するようにしたので、目標とするサイズの導体パターンを得ることができる。本発明の方法は、グリーンシートのガラスセラミック材料の組成は変更しないので、目標とする特性のものが容易に得られる。また、材料組成の調整のための混練、シート作製の手間が不要となり、試作のための時間が短縮され、労力が軽減される。
【００２５】
図５、図６は本発明の他の実施の形態を示す。図５、図６においては、図２に示した導体パターン４について代表させて示す。この実施の形態においては、導体パターン４を第１の導体パターン４ｘと第２の導体パターン４ｙとその間を接続する接続用導体パターン４ｚとに分割し、各導体パターン４ｘ、４ｙ、４ｚを印刷する第１のマスク、第２のマスク、第３のマスクを準備する。そして第２の導体パターン４ｙを印刷する第２のマスクは、図５に示すように、縮率の大小に応じて、第１の導体パターン４ｘに対する第２の導体パターン４ｙの間隔が、縮率の大きい場合にはｃのように大きく、縮率が小さくなるにつれてｄ、ｅに示すように小さくなるように設定する。
【００２６】
このようにマスクを準備しておき、前記実施の形態と同様に図３で示したような網目状の導体パターン８を用いて縮率を求める。そして、グリーンシート３に第１の導体パターン４ｘを第１のマスクを用いて印刷し、乾燥した後、第２のマスクには、その縮率に合致する印刷パターン（ｃ、ｄ、ｅのいずれかの間隔を持たせるための印刷パターン）を有するものを選択してこのグリーンシートに第２の導体パターン４ｙを印刷する。そしてこのグリーンシートに第３の導体パターン４ｚを第３のマスクを用いて印刷する。その後の工程は前記実施の形態と同じである。
【００２７】
この実施の形態によれば、縮率の相違にかかわらず、コイルの長手方向の長さのばらつきが少なくなるので、特性のばらつきが解消される。また、本実施の形態においても、グリーンシートのガラスセラミック材料の組成は変更しないので、材料の組成の変更がなく、目標とする特性のものが容易に得られる。また、材料組成の調整のための混練、シート作製の手間が不要となり、試作のための時間が短縮され、労力が軽減される。
【００２８】
さらに、各導体パターン４ｘ、４ｙ、４ｚを印刷するマスクの導体パターンの幅ｘを縮率に応じて変更し、電子部品形成領域のサイズ（同じ導体パターン４ｘ、４ｘ間、４ｙ、４ｙ間、４ｘ、４ｘ間の間隔）も変更するようにすることにより、チップサイズも揃えることができる。
【００２９】
なお、図５において、第３の導体パターン４ｚを省略し、第１の導体パターン４ｘの端部に第２の導体パターン４ｙの端部を重ねるようにしてもよい。この場合は、両パターン４ｘ、４ｙの重なり量が縮率によって調整されるように設計される。
【００３０】
図７は本発明の他の実施の形態を示す電子部品の斜視図であり、この実施の形態ではフィルタについて示す。図８はその層構成図である。図７において、１０はグリーンシートの積層、焼成、焼成前または後の切断により製造される基板であり、１１、１２は基板１０の両端に焼き付け、メッキにより形成された入出力端子電極、１３、１４は基板１０の両側に焼き付け、メッキにより形成されたグランド端子電極である。
【００３１】
図８において、３は各誘電体層を構成するグリーンシートであり、前記したガラスセラミック材料等がグリーンシートの材料に用いられる。１５、１６はグランド電極、１７は一端がグランド端子電極１４に接続されるコンデンサ電極、１９は誘導作用も持たせるコンデンサ電極、２０はコンデンサ電極１９とグランド電極１６との間に介在させたインピーダンス整合用コンデンサ電極である。前記コンデンサ電極１７、１９は互いに対向する３個のコンデンサ電極１７ａ、１７ｂ、１７ｃと１９ａ、１９ｂ、１９ｃが一端においてそれぞれ接続用電極１７ｄ、１９ｄに共通に接続されたもので、インピーダンス整合用コンデンサ電極２０はコンデンサ電極１９ａ、１９ｃにそれぞれ対向するコンデンサ電極２０ａ、２０ｂを有する。
【００３２】
図９は前記コンデンサ電極１７、１９、２０の導体パターンを示すもので、右側（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）が焼成前のコンデンサ電極の導体パターンおよび１つのフィルタについての導体パターンの形成領域を示し、左側（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）は焼成後のものを示す。図８に示す場合においても、各コンデンサ電極１７、１９、２０の導体パターンをそれぞれ形成するマスクを、その印刷パターンが縮率に応じて変えられるようにそれぞれ複数種類ずつ準備しておき、図３で示した網目状の導体パターン８から求められる縮率から、その縮率に合致したマスクを選択することにより、縮率の相違に基づく特性のばらつきやサイズのばらつきを低減することができる。
【００３３】
図１０〜図１３は本発明の他の実施の形態を示すもので、前記フィルタ用基板１０におけるコンデンサ電極１７の別の印刷方法を説明するものである。この実施の形態においては、コンデンサ電極１７を１７ａ〜１７ｄに分割して組み合わせることにより、１つのコンデンサ電極１７を構成する。
【００３４】
ここで、各コンデンサ電極１７ａ〜１７ｄを印刷する印刷パターンのサイズと、Ｘ方向、Ｙ方向の位置と、相互の間隔ｘ１、ｘ２を縮率に合わせて調整したマスクを複数種類準備しておき、前記網目状の導体パターン８の焼成から得られる縮率に応じてそのマスクを選択して印刷に使用する。他のコンデンサ電極１９、２０についても同様に複数の電極に分割し、それぞれの分割した導体パターンごとに複数種類のマスクを準備して縮率に応じてマスクを選択使用することにより、縮率にかかわりなく一定サイズおよび特性のフィルタを得ることができる。
【００３５】
以上の説明は１つの電子部品の形成領域について注目して縮率の変化による導体パターンの位置やサイズについて調整したが、４角形をなす積層後のグリーンシート全体の焼成後の状態を考慮して、各電子部品形成領域ごとに導体パターンを変更することがより好ましい。すなわち、図１４に略示するように、積層したグリーンシート２１の焼成により点線２２のように、コーナー部２３の収縮量が大きく、他の部分が相対的に小さくなる。このため、各４辺が膨らむことになる。このため、図１５に示すように、電子部品形成領域２４のうち、外周の中央部では辺２５（縦辺または横辺）からの間隔ｇ１が大きく、コーナー部では間隔ｇ２が小さく（ｇ２＜ｇ１）なるように設定することにより、このグリーンシートの全体的な収縮度合いの差によるパターンの位置ずれやサイズのばらつきを解消することができる。
【００３６】
そこで、グリーンシートの縦横の縮率に応じてその電子部品形成領域の位置を変更した複数のマスクを準備しておき、縦横の縮率からその縮率に合致するマスクを選択することにより、縦横の縮率のばらつきによる導体パターンの形成位置やサイズのばらつきを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のガラスセラミック基板の製造方法を適用する電子部品の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の電子部品の導体パターンを示す平面図である。
【図３】グリーンシートの縮率を求めるための網目状の導体パターンを示す平面図である。
【図４】図２に示す導体パターンの縮率に応じた複数の印刷パターンを示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の導体パターンを示す平面図である。
【図６】図５の実施の形態における縮率に応じた複数の印刷パターンを示す平面図である。
【図７】本発明のガラスセラミック基板の製造方法を適用する電子部品の他の例を示す斜視図である。
【図８】図７の層構造を示す斜視図である。
【図９】図７、図８に示した電子部品のコンデンサ電極の焼成前、焼成後の導体パターンを示す平面図である。
【図１０】図８、図９に示した導体パターンの一部を示す平面図である。
【図１１】図８、図９に示した導体パターンの他の一部を示す平面図である。
【図１２】図８、図９に示した導体パターンの他の一部を示す平面図である。
【図１３】図８、図９に示した導体パターンの他の一部を示す平面図である。
【図１４】積層グリーンシートの焼成による部位についての収縮の割合が均一でないことを示す平面図である。
【図１５】図１４の収縮の度合いの差に対処して電子部品形成領域の設定を行なった状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：基板、２：端子電極、３：グリーンシート、４〜６：導体パターン、４ａ〜４ｃ：印刷パターン、４ｘ：第１の導体パターン、４ｙ：第２の導体パターン、４ｚ：第３の導体パターン、７：ビアホール、８：網目状の導体パターン、９：基板、１１、１２：入出力端子電極、１３、１４：グランド端子電極、１５、１６：グランド電極、１７、１８、２０：コンデンサ電極、２１:積層したグリーンシート、２２：焼成後の状態、２４：電子部品形成領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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